Jaderné palivo: Druhy, odpad a skladování

Budoucí skladování vyhořelého jaderného paliva je problematika, která se střídavou intenzitou dlouhodobě rezonuje českou společností. Mezi lety 1990 až 2005 vytipovala Správa úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO) původně dvacet sedm lokalit pro vybudování zmíněného úložiště, jejichž počet se postupně snižoval na současných devět s tím, že v tomto roce by mělo dojít k redukci na čtyři a do roku 2025 k finálnímu výběru konečné lokality.

V souvislosti s touto iniciativou se zároveň zvedla poměrně značná vlna odporu v obcích, které na zkoumaných územích leží, jež vyústila například v založení Platformy proti hlubinnému úložišti či spolku Nechceme úložiště Kraví hora.

Druhy radioaktivního odpadu

Radioaktivní odpad lze obecně rozdělit do tří skupin:

• Nízkoaktivní odpad: Tvořený převážně zbytky z radioaktivních provozů, mezi něž patří různé drtě, kovy, ochranné pomůcky a podobně.
• Středně aktivní odpad: Vyžaduje při manipulaci a přepravě určitý druh stínění, ale uvolňované teplo je stále zanedbatelné. Jedná se především o materiály, které byly využity při výrobě jaderného paliva, mezi něž patří například povlaky paliva, konstrukční materiály palivových souborů, nečistoty ve formě kalů a řada dalších.
• Vysoce aktivní odpad: Vyhořelé jaderné palivo, v němž i po vyjmutí z reaktoru dochází k jaderným přeměnám a k uvolňování alfa, beta i gama záření. Zároveň produkuje značné množství tepla, které je potřeba odvádět.

Vyhořelé jaderné palivo z elektráren tvoří pouze asi 1 % objemu všech jaderných odpadů na světě, ale obsahuje přes 90 % veškeré radioaktivity.

Skladování vyhořelého jaderného paliva

V první fázi se palivové kazety nejprve aktivně chladí v bazénu vedle reaktoru, odkud jsou po zhruba pěti až deseti letech přeloženy do suchých kontejnerů a dále chlazeny v meziskladech umístěných zpravidla v areálu elektrárny. Tyto mezisklady by měly být dimenzovány tak, aby kapacitně pokryly celou její životnost. V těchto suchých meziskladech se palivo uchovává zhruba osmdesát let.

Čtěte také: Ekologické katastrofy: seznam a popis

Na konci každého cyklu se palivo z reaktoru vyjme a pod hladinou vody se kanálem převeze do tzv. bazénu vyhořelého paliva, který zpravidla bývá v reaktorové hale vedle reaktoru. Když radioaktivita poklesne asi na polovinu své původní hodnoty, vloží se články s vyhořelým JP do speciálních kontejnerů a odvezou se do meziskladu vyhořelého JP. Tam se potom skladují řádově několik desítek let.

To, zda k finálnímu uložení vyhořelého paliva skutečně dojde, však v současné době není vůbec jisté. Hlavním argumentem odpůrců této metody je vysoká cena a technologická náročnost celého procesu, který navíc globálně zvládne jen několik zemí.

Možnosti dalšího využití vyhořelého paliva

Další variantou, která by v souvislosti se zpracováním vyhořelého jaderného paliva měla být v budoucnu reálná, je jeho další využití v tak zvaných reaktorech čtvrté generace. Tyto reaktory by měly být koncipovány tak, aby byly schopné z vyhořelého paliva získat další výrazné množství energie a oddálit tak nutnost jeho definitivního uložení.

Z vyhořelých článků se izoluje uran a plutonium pro výrobu nového jaderného paliva. Nejprve se odstraní obal ze zirkonia a palivové články se naštípou na malé kusy. Rozpuštěním v kyselině dusičné vzniká dusičnan uranu (UO2(NO3)2 ) a oxidy plutonia. Smícháním obou komponent se získá velmi kvalitní palivo s obsahem asi 5 % 239Pu, označované jako MOX. Dnes ho využívá asi 30 % jaderných reaktorů, celosvětově představuje zhruba deset procent všech využívaných jaderných paliv.

Pro výrobu energie se dnes často používá transmutační technologie typu ADTT (Accelerator Driven Transmutation Technologies), která zpracovává vysoce radioaktivní a toxický isotop plutonia 239Pu. Ve světě již existuje technologie na přepracování štěpných zbytků na výrobu nových článků. Je to sice dražší než vyrábět palivo z čerstvého uranu, ale až cena suroviny vzroste, může být ekonomicky zajímavá.

Čtěte také: Rizika jaderné energie: Pohled Greenpeace

Půjde o tzv. uzavřený palivový cyklus, kdy se odpad z tlakovodních reaktorů přepracovává na palivo pro rychlé reaktory. Tam vznikne jiný štěpný materiál, který se dá opět použít v tlakovodních reaktorech, což lze opakovat mnohonásobně.

Obavy a realita hlubinného úložiště

I kdyby k tomu však nedošlo, mají se obyvatelé lokality, která bude vybrána pro hlubinné úložiště jaderného odpadu, skutečně čeho obávat? Na tuto otázku je vzhledem k tomu, že nikde ve světě v současné době funkční úložiště neexistuje, velice těžké odpovědět.

Už jen průzkumné práce přinesou obcím ve vybraných lokalitách příspěvky ve výši 11,3 až 17,7 milionů korun ročně. Další 4 miliony by podle tzv. Atomového zákona dostala každý rok obec, na jejímž katastrálním území by úložiště radioaktivního odpadu vzniklo.

Odpůrci vybudování hlubinného úložiště nejčastěji argumentují obavami z kontaminace spodních vod či nebezpečného radioaktivního záření. Tyto obavy jistě nelze brát na lehkou váhu, objektivně však není příliš pravděpodobné, že by k něčemu podobnému v budoucnu došlo.

Úložiště by mělo být umístěno v hloubce přibližně půl kilometru pod povrchem a vyhořelé palivo uzavřeno v tzv. superkontejnerech, jejichž dvojitý kovový plášť by měl spolu se speciálním jílem a betonovou konstrukcí úložiště většinu záření pohltit. Podle předsedkyně Státního úřadu pro jadernou bezpečnost Dany Drábové by se tedy muselo stát něco opravdu těžko představitelného, aby se radionuklidy v kontejnerech hnuly natolik, aby to lidem přineslo něco negativního.

Čtěte také: Česká energetická koncepce: role jaderné energie

Nehody a uranové nebezpečí

Kromě běžného jaderného odpadu z jaderných zařízení, kde existuje pravidlená evidence a kontrola, se v praxi objevují i případy tzv. uranového nebezpečí, kde se obvykle do sběren odpadů dostane radioaktivní odpad. Občas tiskem projdou zprávy o nálezi radioaktivního zářiče (ve šrotu, tuhém komunálním odpadu, na skládkách, čističkách vod). Tato zařízení jsou obvykle vybavena detekční čidla s vysokou citlivostí a případů je relativně velmi málo.

Například: V Německu objevil obchodník se šrotem v Henningsdorfu v zásilce železného šrotu z východní Evropy radioaktivní odpad. Sanační četa objevila 47,5 g uranu obohaceného na 80 %, což bylo údajně dostačující na menší atomovou nálož. Šetřením se zjistilo, že pochází z pokusného reaktoru z Ruska.

V roce 1998 roztavila ocelárna v Algeciras (E) zdroj 137Cs. Radioaktivní prach se komínem dostal do velké části Evropy a zvýšené gama-záření bylo zaregistrováno i v Německu. V bývalém jaderném testovacím areálu ve městě Semipalatinsk v Rusku kradli obyvatelé vesnic kovové potrubí z podzemních zkušebních tunelů a prodávali je obchodníkům, kteří je potom vyváželi do Číny. V Indii se zase dostal do taveného kovového šrotu odpad radioaktivního 60Co.

Třídy radioaktivního odpadu

Pro hodnocení nebezpečnosti radioaktivních odpadů jsou důležité dva parametry - poločas doby rozpadu a stupeň radioaktivity. Podle těchto parametrů je ve většině států EU tento RAO členěn na třídy A, B a C. Podle třídy se pak určuje typ kontejneru a povolená doba expozice v ŽP. Třída A může být trvale uložena na povrchu země.

U odpadů ve třídách B a C překračuje doba skladování stovky až tisíce let, což přesahuje možnosti řízení skladu v lidském měřítku. Proto se pracuje na uskladnění v hlubinách Země.

Dukovany a Temelín - příklady provozu a skladování v ČR

Jaderná elektrárna Dukovany je první provozovanou jadernou elektrárnou v České republice a patří mezi největší, vysoce spolehlivé a ekonomicky výhodné energetické zdroje ČEZ, a. s. Roční výroba elektrické energie se pohybuje okolo 13,5 TWh, což představuje asi 20 % z celkové spotřeby elektřiny v České republice.

Použité jaderné palivo z Jaderné elektrárny Dukovany bylo původně převáženo do skladu v areálu Jaderné elektrárny Jaslovské Bohunice na Slovensku, odkud mělo být na základě mezistátní smlouvy s bývalým Sovětským svazem postupně odebíráno a odvezeno na území tehdejšího SSSR. Ruská federace jako nástupnický stát po rozpadu Sovětského svazu od těchto závazků ustoupila. Po rozdělení Československa bylo použité palivo postupně převezeno zpět do vlastního skladu v Jaderné elektrárně Dukovany.

Dnes se kazety s použitým palivem překládají z bazénů použitého paliva u reaktorů do speciálních skladovacích kontejnerů a převážejí do nadzemního suchého skladu. V dukovanské elektrárně je i úložiště nízkoaktivních a středněaktivních radioaktivních odpadů patřící pod Správu úložišť radioaktivního odpadu. Je největším a nejmodernějším úložištěm radioaktivních odpadů v ČR.

Celková kapacita původního dukovanského skladu, který byl uveden do provozu v roce 1995, je 600 tun použitého paliva uloženého v 60 kontejnerech typu CASTOR 440/84. Po zaplnění tohoto skladu byl v roce 2006 zprovozněn sklad nový. Jeho kapacita je 1340 tun použitého paliva.

Zkušební provoz prvního bloku Jaderné elektrárny Temelín byl zahájen 10. června 2002, na druhém bloku začal 18. dubna 2003. Do provozu byla elektrárna uvedena v letech 2002 až 2003. Celková kapacita temelínského skladu je 1370 tun uranu, což představuje použité palivo za 30 let provozu elektrárny Temelín. Toto množství paliva se vejde do 152 kontejnerů, které budou ve skladu umístěny.

Koncepce hlubinného úložiště

Nakonec bude muset být nějakým způsobem uložen i vysoceaktivní odpad. Současné koncepce se zaměřují na ukládání do podzemních a podmořských úložišť. Hlubinné úložiště je navrženo jako systém bariér zabraňující úniku radioaktivních látek do životního prostředí. Jednotlivé bariéry jsou navrhovány ve vztahu k funkci celého systému.

V úvahu přicházejí solné formace, krystalické horniny a jíly. Pro konstrukci úložiště je nejdříve potřeba podzemní laboratoř. Základem správného návrhu konstrukce hlubinného úložiště je dobrý průzkum.

tags: #jaderne #palivo #druhy #odpadu #a #skladovani

Oblíbené příspěvky:

• Chrudimská příroda
• Tipy pro čištění chromu
• Kurzy cvičení venku
• Odpadové poplatky pro české rezidenty
• Vlastnosti a využití ekologických stavebních bloků